LABORATÓRIO DE GENÔMICA E
INTERAÇÃO BACTÉRIAS AMBIENTE


Pessoas

Supervisor

Dr. Leandro Marcio Moreira

Mestre e Doutor em Bioquímica pelo IQ-USP
Professor do Departamento de Ciências Biológicas
Membro Permanente dos programas de Pós-Graduação em Biotecnologia e do Mestrado Profissional em Ensino de Ciências da UFOP
E-mail: lmmorei@gmail.com
Lattes:http://lattes.cnpq.br/1607735201703873


Alunos de Doutorado

Érica Barbosa Felestrino

Programa de Pós-graduação em Biotecnologia-NUPEB - Doutorado
2014-atual: Bolsista Capes
2012-2014: Mestrado sem fomento
2010-2012: IC - UFOP/PIP
E-mail: erica_felestrino@yahoo.com.br
Lattes: http://lattes.cnpq.br/8069304936693800

Projetos e publicações

2014/Atual: Potencial biotecnológico de bactérias associadas a plantas endêmicas da Serra da Moeda, Quadrilátero Ferrífero
Resumo: Objetivou-se explorar as relações entre os microrganismos associados ao modelo de interação composto pela holoparasita Langsdorffia hypogaea, sua hospedeira e rizosfera correspondente. Foi testada a capacidade destes microrganismos de fixar nitrogênio, solubilizar fosfato e produzir amônio, ácido cianídrico, sideróforo, AIA, amilase, celulase, protease e pectinase, bem como atividade antimicrobiana. A finalidade foi, além de compreender as relações ecológicas inerentes ao modelo de estudo, buscar aplicabilidade biotecnológica na indústria e agricultura uma vez que sendo produtores de tais compostos, caracterizam-se como potenciais promotores de crescimento vegetal e potenciais produtores de novos antibióticos.

2010 - 2012: Estudo de Microbiota associada à Interação Parasita-Planta tendo Langsdorffia como parasita modelo.
Resumo: Populações microbianas podem tanto tirar aproveito quanto relacionar-se diretamente com diferentes nichos encontrados no ambiente. O solo é um importante ecossistema microbiano onde as raízes das plantas e microrganismos contidos nele competem ou se associam por nutrientes. Associações positivas são exemplificadas por fungos micorrízicos, onde a planta fornece carboidratos às micorrizas e, em troca, recebe das plantas nutrientes ou água. O mesmo pode ser observado com bactérias, que podem interagir com plantas modificando a fertilidade do solo, fazendo uso da produção de hormônios e toxinas ou ainda formando associações simbióticas, em troca de carboidratos. Como existe relação de complementaridade de características das espécies microrganismo-planta, a utilização de Landsdorffia hypogaea (oriunda do Parque Estadual do Itacolomi) como planta modelo (já que se trata de uma espécie holoparasita) deu a este trabalho um caráter inovado, além de fornecer informações biológicas acerca deste organismo tão pouco estudado. Desta forma, o estudo objetivou identificar e classificar, os fungos e bactérias presentes neste modelo de estudo e interações, bem como determinar possíveis microrganismos Landsdorffia-específicos. Para isso, foram utilizadas técnicas microbiológicas de cultivo a fim de promover isolamento de fungos e bactérias, seguido de técnicas moleculares para extração do DNA, amplificação e seqüenciamento do amplicon ribossomal, e determinação do perfil filogenético mediante uso de programas específicos.

  • Plant and Soil
    Ecologia bacteriana associada a Langsdorffia hypogeae-hospedeira-rizosfera permite compreender parte do potencial adaptativo de plantas em campos ferruginosos Érica Barbosa Felestrino1, Iara Furtado Santiago2, Luana Freitas da Silva3, Luiz Henrique Rosa2 and Leandro Marcio Moreira1,4§
  • Biodegradation
    An isolated Cladosporium sp. removes manganese in acidic conditions.
    Ester Alves Mota; Érica Barbosa Felestrino; Versiane Albis Leão;Renata Guerra-Sá
  • Molecular Ecology.
    Comparison involving sixty-nine Xanthomonadacea complete genomes reveals seven effector protein families putatively secreted by T2SS with different adaptive and evolutionary history that may explain plant-associated lifestyle
    Renata de A. B. Assis1, José S. L. Patané2, Shalabh Thakur3, Érica B. Felestrino1, Julio Diaz-Caballero3, João Carlos Setubal2, Nalvo F. Almeida4, David S. Guttman3 and Leandro Marcio Moreira1,5*
  • Environmental Microbiology
    Proteomic analysis reveals Xanthomonas citri subsp. citri’s adaptation mechanisms during Plant-Oxidative Burst in initial stages of Citrus sinensis L. Osbeck infection
    Leandro M Moreira1,2*, Márcia R Soares3, Agda P Facincani4, Cristiano B Ferreira4, Rafael M Ferreira4, Maria I T Ferro4, Fábio C Gozzo5, Érica B Felestrino2, Camila Carrião Machado Garcia1,2, João C Setubal6,8, Jesus A. Ferro4, Julio C.F. de Oliveira7
  • Brazilian Journal of Microbiology
    Gene expression analysis identifies hypothetical genes that may be critical during the infection process of Xanthomonas citrisubsp citri
    Marcelo Luiz de Laia1#, Leandro Marcio Moreira2,4#, Tiago Rinaldi Jacob3, Janaína Fernandes Gonçalves1, Maria Inês Tiraboshiro Ferro3, Any Caroliny Pinto Rodrigues1, Érica Barbosa Felestrino4, Jesus Aparecido Ferro
  • FLORA
    “Food court” or “food stuff”? Reproductive and genetic traits of a Langsdorffia hypogaea autoecology (Balanophoraceae) population in Brazil
    Luana da Silva Freitas; Leandro Marcio Moreira, Rubem Samuel de Avila Jr., Érica Barbosa Felestrino; Diego Demarco, Hildeberto Caldas Sousa and Sérvio Pontes

Washington Caneschi

Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - Doutorado
2014 a 2018 - Bolsista CAPES
E-mail: washingtoncaneschi@gmail.com
Lattes: http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4482080Y4

Projetos e publicações

Avaliação da resistência de bactérias isoladas de regiões de Canga de Ouro Preto à Arsênio.
Resumo: Arsênio é um metaloide que normalmente é encontrado no meio ambiente nos estados As+3 (arsenito) e As+5 (arsenato), sendo este último o qual apresenta menor toxicidade. Já é bem descrito na literatura que fontes de águas em Ouro preto, apresentam altas concentrações de arsênio. Neste trabalho, foram isoladas bactérias de plantas endêmicas e amostras de solo de Regiões de Canga próximas à Ouro Preto. Estas bactérias foram expostas à diferentes concentrações de arsenito, onde aproximadamente 90% dos isolados se mostraram resistentes ao arsênio. Frente à diferentes isolados que apresentam resistência, este trabalho focou seus estudos em um isolado específico denominado de FG3. Nossos resultados preliminares mostraram que em condições normais de crescimento, FG3 apresenta um crescimento superior quando comparado à E. coli. Curiosamente, E. coli transformada com plasmídeo isolado de FG3, se mostraram resistentes à arsenito, além de apresentar alta taxa d crescimento, semelhante ao isolado selvagem FG3, sugerindo que o plasmídeo está relacionado com a alta taxa de crescimento assim como a resistência ao arsênio. Dosagens de arsênio total do meio foram realizadas demonstrando que o isolado FG3 assim como o transformante, não bioacumulam arsênio. O teste de nitrato de prata foi realizado para verificar se os isolados resistentes à arsênio, eram capazes de oxidar As+3 (arsenito) a As+5 (arsenato). Caso arsenito fosse detectado no meio, a reação de nitrato de prata com arsenito formaria um preciptado de coloração amarela, e caso houvesse arsenato, haveria a formação de um precipitado de coloração marrom. OS resultados mostram que ao longo do tempo, nenhuma dos precipitados citados foram encontrados. Estes resultados sugerem que os isolados que biotransformam arsênio a um composto menos tóxico e que esta biotransformação esta correlacionada com o plasmídeo.


Alunos de Mestrado

Renata de Almeida Barbosa Assis

Graduação sanduíche, CsF (2014-2015) – UFOP - University of Toronto, Guttman Laboratory of Comparative & Evolutionary Genomics.
Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - Mestrado
2015 a 2017 - Bolsista CNPq
Co-orientador: David S. Guttman, University of Toronto.
E-mail: renatab.assis@uol.com.br
Lattes: http://lattes.cnpq.br/3843702209054164

Projetos e publicações

Identificação e análise funcional de genes e vias metabólicas envolvidos com adaptação em bactérias do gênero Xanthomonas mediante uso de genômica comparativa e funcional
A família Xanthomonadaceae inclui gamma proteobacterias que sobrevivem em diferentes nichos, podendo inclusive acometer doenças em animais e plantas. A disponibilidade de informações de uma grande variedade de genomas desta família tornou possível os estudos de comparativa genômica e funcional. O objetivo deste projeto é utilizar a genômica comparativa para investigar as adaptações de bactérias da família Xanthomonadaceae em diferentes nichos e sua interaç&a tilde;o com hospedeiros compatíveis. Em um primeiro momento foram realizadas análises de genômica comparativa envolvendo os genomas completos de 69 espécies/subespécies/cepas bacterianas da família Xanthomonadaceae. Através da análise das famílias de proteínas compartilhadas entre grupos dentre as 69 cepas analisadas, foi possível destacar sete famílias exclusivas de fitopatógenos. Todas possuem peptídeo sinal e, portanto, são potencialmente secretadas para o meio ambiente externo ou periplasma. Com base nos resultados encontrados, partiremos para análises experimentais de genes e vias metabólicas envolvidas com processos de adaptação e/ou virulência das cepas fitopatogênicas. O conhecimento derivado desta análises poderá possibilitar um combate mais racional do patógeno, cujos prejuízos superam a escala de 1 bilhão de dólares ao ano no Brasil, apenas para o patossistema XAC::citros.


Camila Gracyelle de Carvalho Lemes

Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - Mestrado
2016-2018 - Bolsista CAPES
E-mail: camilalemes.mail@gmail.com
Lattes: http://lattes.cnpq.br/4139780929954651

Projetos e publicações

Diversidade e potencial biotecnológico de microrganismos obtidos em cavernas de canga do quadrilátero ferrífero: Uma análise metagenômica
O conhecimento envolvendo a diversidade e abundância dos microrganismos, os quais estão distribuídos em todos os ecossistemas, vem aumentando de forma logarítmica com o advento das novas tecnologias de sequenciamento (NGS). A metagenômica contribui e tem sido priorizada em trabalhos de larga escala para identificação de microbiota local específico devido a redução dos custos de sequenciamento associado ao volume e qualidade das informações gerada. Embora existam poucos trabalhos que foquem estudos metagenômicos de cavernas, nestes dois objetivos convergentes são estabelecidos, conhecer a diversidade bacteriana que poderia explicar fenômenos biológicos associados ao ecossistema, bem como identificar o potencial biotecnológico dos organismos ali existentes, e na maioria das vezes não cultiváveis em condições padrões. Daí a justificativa funcional do uso desta técnica, em detrimento do cultivo de isolados. Além disso, estes objetivos corroboram o crescente interesse do setor industrial em substituir catalisadores químicos por catalizadores bioquímicos em diversos processos tecnológicos. O solo do Quadrilátero Ferrífero (QF) localizado na região centro-sul do estado de Minas Gerais caracteriza-se por possuir um solo rico em minerais que apresentam elevado teor de ferro em sua composição, daí a denominação. Nosso laboratório tem se dedicado nos últimos quatro anos a identificar e caracterizar o potencial biotecnológico de bactérias cultiváveis isoladas de diferentes substratos da região do QF. Nestes trabalhos fica evidenciado o potencial destes organismos em atuarem como agentes biorremediadores, especialmente quanto à capacidade de quelação de ferro e detoxificação de arsênio, mas também como produtores de hormônios vegetais e de enzimas hidrolíticas de interesse econômico. Apesar destas peculiaridades e potenciais, os afloramentos de canga, localizados no QF, vêm sofrendo extensiva ação antrópica, que está culminando na degradação de um ecossistema único e negligenciado em estudos moleculares. Esta degradação está culminando na eliminação de um dos maiores conjuntos de cavernas ferríferas existentes no mundo, local onde se destacam organismos troglóbios únicos. O objetivo central deste trabalho é prospecção a diversidade bacteriana em cavernas associadas a afloramentos de canga. Para isso as amostras serão coletadas do solo e do teto de seis cavernas localizadas em afloramentos de canga (Serras da Moeda, Gandarela e Rola Moça) com diferentes altitudes e perfis de conservação, utilizando amostras de uma de caverna Quatzito (Serra de Ouro Branco) como controle. DNA destas amostras de substrato serão extraídos usando powersoil dna isolation kitTM. O DNA purificado será sequenciado usando o equipamento Ion Torrent™, e as leituras (reads) serão montadas usando algoritmos previamente desenvolvidos para isso (REF). A partir da montagem das sequências, análise de curva de rarefação e diversidade serão realizadas. Buscas por sequências específicas serão realizadas (enzimas hidrolíticas, NRPs, PKS) e depositadas em um banco de dados especificamente desenvolvido para a proposta. O projeto apresenta fomento da FAPEMIG e é trata-se de um subprojeto motivador integrante do projeto BIGA (Biologia computacional) financiado pela CAPES. A equipe é formada pelo Laboratório de Genômica e interação microrganismos-ambiente coordenado pelo professor Leandro, e tem a colaboração do Instituto Prístino, responsável pela catalogação e preservação das cavernas com apoio do Ministério Público de MG, e do IQ-USP onde as análises usando plataformas de bioinformática serão rodadas.


Izabella Ferreira

Maria Rita Silvério Pires (DEBIO-UFOP) - Orientadora
Agosto de 2015 a agosto de 2017.
Pós graduação em Ecologia de Biomas Tropicais – Bolsista CAPES
E-mail: bellaferreira91@hotmail.com
Lattes: http://lattes.cnpq.br/1627364023863522

Projetos e publicações

Análise do papel do ambiente na composição da microbiota cutânea de anuros
A pele dos anfíbios atua como defesa primária tendo como principais barreiras, as glândulas dérmicas que secretam moléculas bioativas e a comunidade microbiana residente. Os microrganismos habitantes da epiderme dos anuros estão vulneráveis às alterações das variáveis químicas e físicas do meio, tais como temperatura, pH, disponibilidade de água, radiação, nutrientes e outros. Assim, o ambiente pode ser indicado como um componente importante na colonização e composição das comunidades que se estabelecem sobre a pele dos anfíbios. Uma das variáveis que poderia afetar a composição da microbiota dos anuros seria a presença do arsênio em águas naturais, na forma de compostos inorgânicos, onde possui as valências 3+ e 5+. Uma vez que esses animais são sensíveis as características do meio, é de se esperar que a presença do arsênio selecione bactérias que sejam resistentes a essa variável e que por sua vez, confiram resistência aos indivíduos habitantes de locais com tal característica. O presente estudo tem como objetivo analisar os fatores que modulam os perfis das comunidades microbianas cutâneas em anfíbios.


Alunos de Iniciação Científica

Naiara Arcanjo Viegas

Co-orientador: Ms. Washington Luiz Caneschi
Início 2013 (Voluntária) – 01/08/2014 a 31/07/2015
2015 (Bolsista) do Programa de Introdução à Pesquisa da UFOP (Pip/UFOP)
E-mail: naiaraviegas@hotmail.com
Lattes: http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4804335P7

Projetos e publicações

Avaliação da atividade antimicrobiana e caracterização de bactérias isoladas de anfíbios localizados na Estação Ecológica do Tripuí, Ouro Preto, MG
Anfíbios estão expostos a microrganismos pelo contato com solo, água, plantas etc, sendo sua pele ambiente favorável para crescimento destes. Bactérias simbiontes com anfíbios são capazes de produzir antibióticos e antifúngicos. Diferentes isolados geralmente produzem distintos compostos e, desta forma, novos metabólitos bioativos vem sendo identificados. Logo, o objetivo deste trabalho foi bioprospectar batérias associadas a anfíbios presentes na Estação Ecológica do Tripuí quanto à produção de compostos bioativos. Para tal, bactérias presentes na pele de anfíbios foram coletadas com swabs estéreis e isoladas em meio LB (Lúria-Bertani). Ensaios de inibição de fungos, enteropatógenos e fitopatógenos foram realizados. Para os estudos de inibição do fungo Fusarium oxysporum os isolados foram plaqueados entorno da placa e após dois dias de incubação, um pedaço de meio contendo o alvo foi colocado no centro da placa. Para testes de inibição de enteropatógenos e fitopatógenos, estes foram espalhados sobre placa de cultura e posteriormente os isolados foram colocados em contato e avaliada a inibição após 24 h. Para teste de produção de biofilme, as bactérias foram crescidas em LB, e através do método de cristal violeta foi possível avaliar a produção de biofilme. Foi determinada a capacidade de agregação das bactérias promovendo seu crescimento em meio LB e medindo a queda da densidade óptica com o passar do tempo. Também determinou-se as bactérias eram gram positivas ou gram negativas. Para teste de resistência ao arsênio as bactérias foram crescidas em meio enriquecido com 1 mM de arsênio e após 48hs determinar as que foram resistentes. Foram isoladas 15 bactérias das quais 2 foram capazes de inibir o fungo Fusarium sp, 6 de inibir Staphylococcus aureus, 4 Shigella flexneri, 5 Klebsiella pneumoniae e nenhum foi capaz de inibir Bacillus cereus. O fitopatógeno Xanthomonas citri foi inibido por 2 isolados. Nove bactérias se mostraram resistentes ao arsênio. Cinco das 15 bactérias são Gram Positivas e 8 Gram Negativas. Todas as bactérias foram capazes de produzir biofilme, algumas em maior e outras em menor quantidade, assim como mostraram capacidade de agregação. Os resultados demonstram que existe uma microbiota presente na pele de anfíbios capaz de produzirem agentes antimicrobianos, com potencial biotecnológico, o que se torna uma linha de pesquisa promissora para descoberta de novas moléculas.


Izadora Tabuso Vierira

Co-orientadora: Érica Barbosa Felestrino
2016 a 2017; PIVIC/UFOP
E-mail: lumiaizadora@hotmail.com
Lattes: http://lattes.cnpq.br/1415685438425868

Projetos e publicações

BPCP isoladas de regiões de canga em ensaios de crescimento, metabolismo de arsênio e inibição de Fusarium em plantas modelo Arabdopsis e tomate
Um dos grandes desafios enfrentados hoje pela agricultura é desenvolver sistemas sustentáveis que possam gerar alimentos suficientemente nutritivos sem prejudicar os recursos do solo e causar danos à saúde humana. Cada vez mais agricultores procuram insumos orgânicos para substituir os agroquímicos e se deparam com resultados positivos – o biofertilizante é uma das alternativas. As bactérias promotoras de crescimento de plantas (BPCPs), presentes nesse insumo orgânico, potencializam o crescimento das plantas, agem como defensivos contra fitopatógenos e podem apresentar potencial biorremediador. Diante disso, o presente projeto tem como foco analisar as taxas de crescimento nas plantas modelo Arabidopsis thaliana e tomate na presença do fitopatógeno Fusarium oxysporum e de cepas bacterianas anti-Fusarium; cepas produtoras de auxina; em um ambiente rico em Arsênio; e cepas que metabolizam esse metal pesado (encontrado na região de Canga em Ouro Preto – MG). Espera-se encontrar uma cepa que seja eficiente no controle da patogenia causada pelo fungo F.oxysporum, observar o crescimento vegetal através de uma variedade de tomate com marcador GUS para auxina e analisar a interação da planta no ambiente sob estresse arsênico. Trabalhos de bioprospecção anteriormente realizados no laboratório resultaram em um grande isolamento de cepas bacterianas, possibilitando a realização de testes com diferentes bactérias e aumentando assim a chance de encontrar microrganismos que encaixem nas perspectivas do projeto.


Thais Lopes Valentim Di Paschoale Ostolin

Co-orientadora: Érica Barbosa Felestrino
Bolsista: PIP/UFOP e PIBIC/CNPq
2013 a 2015
E-mail: thais.ostolin@gmail.com

Projetos e publicações

Caracterização de bactérias isoladas do solo da Serra da Moeda, Quadrilátero Ferrífero: análise do potencial bioquímico relacionado à promoção de crescimento
O presente estudo teve por objetivo bioprospectar bactérias que apresentaram potencial para atuar como promotoras de crescimento vegetal através de uma série de ensaios bioquímicos que permitiram a detecção da produção de sideróforos feito a partir da adaptação do ensaio proposto por SCHWYN & NEILANDS (1986); ácido cianídrico (HCN) segundo os procedimentos de BAKKER & SCHIPPERS (1987); ácido indol acético (AIA) através do método colorimétrico adaptado de BRIC et al. (1991) e fixação de nitrogênio de acordo com RENNIE E KEMP (1984), bem como a verificação da capacidade das mesmas em inibir o crescimento dos fitopatógenos Xanthomonas citri pv. citri (Xac306) e Fusarium oxysporum por meio dos de ensaios de inibição direta. Foram obtidos 64 isolados bacterianos a partir das 17 amostras de solo coletadas na localidade da Serra da Moeda, pertencente ao Quadrilátero Ferrífero. Estes foram submetidos aos diversos ensaios e apresentaram os respectivos resultados positivos relativos aos compostos estimuladores de crescimento vegetal: 28,1% para produção de AIA, 17,2% para produção de sideróforos, 75% para produção de HCN e 1,6% para fixação de nitrogênio. Nos ensaios de inibição direta, verificou-se que nenhum apresentou inibição do crescimento da cepa de Xac306, portanto todos foram considerados resultados negativos, e quanto ao Fusarium foram identificados 29 isolados bacterianos capazes de inibir seu crescimento, o que representa 45,3% das amostras testadas. Diante da necessidade de buscar novas alternativas mais sustentáveis e produtivas para o aumento da produção vegetal, o uso de micro-organismos promotores e mantenedores de espécies vegetais surge como uma opção viável para tal situação, demonstrando a relevância do estudo.

Diogo Matos

Bioinformática
Novembro/2014 a Novembro/2015 – Bolsista CAPES projeto BIGA
E-mail: dmatos88@gmail.com
Lattes: http://lattes.cnpq.br/9839208582520788

Projetos e publicações

Xanthobiga, um sistema de informação para a organização e apresentação de informações para análise comparativa de genes e vias metabólicas em genomas no âmbito da biologia molecular.
O sistema XANTHOBIGA funciona a partir dos dados disponíveis na plataforma KEGG e foi criado para sanar a carência de ferramentas para comparação de vias metabólicas feita de forma intuitiva.


Morghana Marina Villa

Co-orientadora: Erica Barbosa Felestrino
Instituição parceira: Instituo Prístino
2016 - bolsista PIBIC-FAPEMIG
E-mail: morghana_villa_@hotmail.com
Lattes: http://lattes.cnpq.br/3311775996023961

Projetos e publicações

Bioprospecção bacteriana em cavernas de canga no Quadrilátero Ferrífero
Realizar a coleta de amostras de solo e teto de cavernas de canga localizadas no QF para identificação de potencial biológico e realização de testes bioquímicos que poderão ser adaptados para a indústria biotecnológica.